超导及超导材料的应用

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1、班级：化学0801学号：08230101姓名：王东富超导及超导材料的应用摘要：超导是超导电性的简称，是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料.自超导发现至今，超导的研究和超导材料的研制已迅速发展，超导的临界温度已从开始的几开升至几十开甚至一百多开。但人们相信，随着超导材料临界温度的提高和材料加工技术的发展，它将会在许多高科技领域获得重要应用。关键词：超导，超导材料，临界温度超导是超导电性的简称，是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料.自超导发现至今，超导的研究和超导材料的研制已迅速发展

2、，超导的临界温度已从开始的几开升至几十开甚至一百多开；而且超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚。以液态氮温度下低温超导材料的研究与发展获得了成功，且已实现商品化，在医疗、电子输送、运输等方面获得应用；高温超导材料的发现，是最近几十年来物理学及材料科学领域中的重大突破之一，已引起全世界广泛关注，各国众多科学工作者参与超导的研究与发展工作，人们将很快会感受到它给社会带来的巨大变革。　　1.超导材料的研究进展　　1911年，荷兰物理学家昂尼斯(1853～1926)发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到4.15K附近时，水银的电阻突然降到零。某些金属、合金和化合

3、物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)TC。现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物都在不同条件下显示出超导性。如钨的转变温度为0.012K，锌为0.75K，铝为1.196K，铅为7.193K。超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大地限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体，从1911年到1986年，75年间从水银的4．2K提高到铌三锗的23．22K，才

4、提高了19K。6班级：化学0801学号：08230101姓名：王东富1986年，高温超导体的研究取得了重大的突破。掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象，以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”。全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛。1986年1月，美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体，将超导温度提高到30K；紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日，美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K。1987年1月初，日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又

5、将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体。2月20日，中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体。3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象。高温超导体的巨大突破，以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体，使超导技术走向

6、大规模开发应用。氮是空气的主要成分，液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍，所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1／100。液氮制冷设备简单，因此，现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却，但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一。[1]2超导材料的主要特性　　2．1零电阻效应　　超导体开始失去电阻的温度称为超导临界温度（Tc）。实验证明，不同的物质具有不同的临界超导温度，但一般都比较接近绝对零度。科学家的任务就是要寻找具有较高临界温度的超导材料，以实现在较高温度下无电流损失的电力输送。19136班级：化学0801学号：08230101姓名：王东富年昂纳斯曾推断，既然超导体没有电阻，当电流通过时

7、就不会发热，应该能输出强大的电流。但出乎他的意料，超导线中的电流超过某一临界值时，超导体便从超导态转变为正常态而失去了超导性。人们称超导态开始被破坏时的电流值为临界电流（Ic）。实验表明，超导态也可以被外磁场所破坏。当外加磁场大于某一临界值时，超导态会突然被破坏而转变成正常态。人们把破坏超导态的最高外加磁场强度称为临界磁场（Hc）。超导体通入电流以后，电流本身也将产生磁场，当该电流达到临界电流、在超导体表面产生的磁场强度等于临界磁场时，电流自身